《TiO,2薄膜自洁玻璃的制备及其性能研究》由会员分享，可在线阅读，更多相关《TiO,2薄膜自洁玻璃的制备及其性能研究（64页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、西安建筑科技大学硕士学位论文T i 0 2 薄膜自洁玻璃的制备及其性能研究专业：材料学硕士生：王玉玲指导教师：许启明教授 赵鹏副教授捅姜本文针对自洁玻璃广阔的应用市场和国内相对落后的研究开发现状，以及国内现行工业化生产自洁玻璃工艺繁杂、能耗大的弊端，提出从T i O 。薄膜的光诱导亲水性出发，利用可以提高其性能的掺杂，制备单层T i O ：薄膜自洁玻璃，简化工艺。实验中以载玻片作为实验基体，使用传统的溶胶一凝胶浸渍提拉法制得了T i O 。薄膜、T i O 。$ i 0 。双层薄膜、T i O z - A I 。0 3 复合薄膜以及T i0 2 一W O ，复合薄膜。实验结果表明，T i O
2、：S i O 。双层薄膜以及A I 。0 。、w 0 3 的掺杂均使T i O 。薄膜的亲水性得到不同程度的改善，其中T i O 。一w O 。复合薄膜的改善效果最佳。实验以0 5 m o l L 的T i O ：溶胶为原料，采用自行设计的提拉装置，制得厚度约为4 0 n m 的T i0 2 薄膜，经I 2 h 的紫外照射接触角下降至1 5 。左右，最终稳定在1 0 。以阻止玻璃基体中钠离子迁移到薄膜表面而影响其亲水性为初始目的，在基体和T i O 。薄膜之间涂覆了一层S i O 。薄膜，实验结果发现T i 0 2 与s i 如发生部分复合，使双层薄膜具有了T i O f f S i O 。复
3、合薄膜的特性：薄膜表面粗糙度增大，出现微孔结构，从而改善了薄膜的光诱导亲水性，5 m i n 可使接触角下降到1 2 。，最终稳定在8 。左右。本文还研究了T i 如s i O 。双层薄膜在不同的热处理温度下，其亲水性、光催化活性的差异，证明6 0 0 。C 下热处理1 h 的薄膜具有较好的亲水性和光催化活性。为了良好的控制T i O 。相变和晶粒长大的作用，在T i 0 2 中掺入微量A l 。晚，想以此来提高T i0 2 的光致亲水作用，结果薄膜的饱和接触角大大降低，提高了薄膜的固有亲水性，而且A l2 0 3 的掺入量越大，其饱和接触角越小，接触角下降速率也越小。为了控制电子空穴的定向流
4、动，提高表面空穴的寿命，从而改善薄膜的光诱导亲水性，我们将w 0 。掺入T i O ：薄膜中。实验证明，这种方法取得了良好的效果，薄膜的光诱导亲水性和光催化活性都得到很大提高。另外，从用紫外分光光度仪西安建筑科技大学硕士学位论文测量的薄膜紫外光吸收曲线来看，w 0 。的掺杂使薄膜得吸收限象可见光方向产生了移动。关于掺杂w 0 3 的T i O 。薄膜的光诱导亲水性的研究也是本文重要的创新点。本文除对各种薄膜的性能做了考察之外，还利用原子力显微镜、射线衍射仪对薄膜的微观形貌和晶相组成进行了分析，并对以上各种实验结果做出了解释。关键词：自洁玻璃；T i 0 2 薄膜；w 0 3 ；A 1 2 0
5、a ；亲水性基金项目：西安市科技局产业化重点项目( N O Z S 2 0 0 2 1 7 )国家教育部重点基金项目( N O 0 2 1 8 8 )1 1西安建筑科技大学硕士学位论文T h eR e s e a r c ho fS e l f - c l e a n i n gG l a s s e sw i t hT i 0 2T h i nF i l mS p e c i a l i t y ：M a t e r i a lS c i e n c eC a n d i d a t e ：W a n gY u l i n gS u p e r v i s o r ：X uQ i m i n
6、 g ，Z h a oP e n gA b s t r a c tS e l f - c l e a n i n gg l a s sh a sv e r yb r o a da p p l y i n gm a r k e t ，i no u tc o u n t r yt h er e s e a r c ha n dd e v e l o p m e n to fi ti sv e r yi m p o r t a n t T h ep r e s e n ti n d u s t r i a l i z a t i o np r o d u c t i o nh a ss o m ed
7、 i s a d v a n t a g e ss u c ha sc o m p l i c a t e dt e c h n o l o g ya n dt o om u c hc o n s u m eo f e n e r g yT h el i g h t - i n d u c e dh y d r o p h i l i c i t ys e l f - c l e a n i n gg l a s sc o u l db ei m p r o v e db yu s i n gt h ed o p a n t s I nt h ee x p e r i m e n t so f
8、t h i sp a p e r , s l i d eg l a s sp l a t e sw e r eu s e da ss u b s t r a t e s n l eT i 0 2t h i nf i l m ，T i 0 2 S i 0 2d o u b l el a y e r sf i l m ，T i 0 2 一A 1 2 0 3c o m p o u n df i l ma n dT i 0 2 W 0 3c o m p o u n df i l mw e r ep r e p a r e e db yt r a d i t i o n a ls o l - g e l
9、s o a k - l i f tw a y T h er e s u l t so fe x p e r i m e n t ss h o w e dt h a tT i O d S i 0 2d o u b l el a y e r sf i l ma n dT i 0 2t h i nf i l md o p e dw i t hA 1 2 0 3a n dW 0 3b o t hc o u l di m p r o v et h eh y d r o p h i l i c i t yo fT i 0 2f i l m s T h eT i 0 2 一W 0 3c o m p o u
10、n df i l mh a dt h eb e s th y d r o p h i l i c i t y , c o m p a r e dw i 血t h ep u r eT i 0 2f i l ms e l f - c l e a n i n gg l a s s I nt h ee x p e r i m e n t ，t h ec o n c e r t r a t i o no fT i 0 2s o li sO 5m 0 1 L 。t h ed e v i c ef o rf i l mp r e p a r a t i o nw a sd e s i g n e db yo
11、 u r s e l v e s ，t h i c k n e s so fT i 0 2t h i nf i l mw eg o tw a sa b o u t4 0 n m T h ec o n t a c ta n g l eo f t h eT i 0 2 f i l ms u r f a c ef e l lt o1 5 。t h r o u g h1 2 ha n dk e p t1 0 。a t l a s t Al a y e ro fS i 0 2t h i nf i l mw a sc o a t e do nt h es i l d eg l a s sp l a t e
12、b e f o r ec o a t i n gT i 0 2f i l mf o rp r e v e n t i n gs o d i u mi o n si nt h eg l a s st od i f f u s ei nt h eT i 0 2f i l mt oe f f e c tt h eh y d r o p h i l i c i t y T ot h eT i 0 2f i l m 【, t h es u r f a c eo fT i 0 2 1 S i 0 2d o u b l el a y e r sf i l mW a sr o u g h e r , a n
13、dt h e r ew a sm i c r o h o l e ss t r u c t u r e T h e r e f o r e ，t h eh y d r o p h i l i c i t yo ff i l mw a si m p r o v e d ，t h ec o n t a c ta n g l eo ff i l ms u r f a c ec o u l df a l lt o1 2 。i n5m i na n dk e e p8 0a tl a s t I nt h i sp a p e r , w es t u d i e dt h ed i f f e r e
14、 n c eo fh y d r o p h i l i c i t ya n dp h o t o c a t a l y t i ca c t i v i t yo fT i 0 2 S i 0 2d o u b l el a y e r sf i l mw h i c hw a sb a k e di nd i f f e r e n tt e m p e r a t u r e s ，a n df o u n dt h a tt h ef i l mb a k e di n6 0 0 “ Cf o rl hh a dt h eb e R e rh y d r o p h i l i c
15、 i t ya n dp h o t o c a t a l y t i ca c t i v i t y F o ri m p r o v i n gt h el i g h t - i n d u c e dh y d r o p h i l i c i t y , A 1 2 0 3w a sd o p e di nt h eT i 0 2m m ，I l l西安建筑科技大学硕士学位论文b e c a u s eA 1 2 0 3h a sg o o de f f e c to fc o n t r o l l i n gp h a s et r a n s f o r m a t i
16、o no fT i 0 2a n dp r e v e n t i n gt h eg r o w i n go fT i 0 2c r y s t a lp a r t i c l e T h er e s u l t ss h o w e dt h a tt h es a t u r a t e dc o n t a c ta n g l eo fT i 0 2f i l ms u r f a c e sf e l ld o w ng r e a t l y F u r t h e r m o r e ，t h em o r ed o p i n gA 1 2 0 3 ，t h el e s st h ec o n t a c ta n g l e ，b u tt h ef a l l i n gs p e e do f c o n t a c ta n g l ew a ss l o w e r F o rc o n t r o l l i n gt h ed i r e c t i o n a lm o v e m e
